壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)(共28頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄第一章 概述1.1 壓縮機(jī)的用途壓縮機(jī)是一種壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)器，應(yīng)用極為廣泛。在采礦業(yè)、冶金業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、土木工程、石油化學(xué)工業(yè)、制冷與氣體分離工程以及國防工業(yè)中，壓縮機(jī)是必不可少的關(guān)鍵設(shè)備之一。此外，醫(yī)療、紡織、食品、農(nóng)業(yè)、交通等部門的需求也與日俱增。壓縮機(jī)因其用途廣泛被稱為“通用機(jī)械”。 目前，石油化學(xué)工業(yè)中，其原料氣石油裂解氣的分離，是先經(jīng)壓縮，然后采用不同的冷卻溫度，將各組份分別的分離出來。 壓縮氣體用于合成及聚合 在化學(xué)工業(yè)中，氣體壓縮至高壓，常有利于合成和聚合。例如氮和氫合成氨、氫與二氧化碳合成甲醇，二氧化碳與氨合成尿素等。又如在化

2、學(xué)工業(yè)中，聚乙烯工業(yè)發(fā)展很快，所用聚合壓力范圍很廣，有些甚至達(dá)到3200公斤/平方厘米。 壓縮氣體用于油的加氫精制 石油工業(yè)中，用人工辦法把氫加熱加壓后與油反應(yīng)，能使碳?xì)浠衔锏闹亟M份裂化成碳?xì)浠衔锏妮p組份，如重油的輕化、潤(rùn)滑油加氫精制等。 氣體輸送 用與管道輸送氣體的壓縮機(jī)，加壓后便于氣體輸送。1.2 活塞式壓縮機(jī)構(gòu)成和工作原理圖1-1所示為有十字頭的活塞式壓縮機(jī)簡(jiǎn)圖活塞式制冷壓縮機(jī)主要由機(jī)體、曲軸、連桿、活塞組、閥門、軸封、油泵、能量調(diào)節(jié)裝置、油循環(huán)系統(tǒng)等部件組成。圖1-1 活塞式壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖1-2 壓縮機(jī)工作原理簡(jiǎn)圖 活塞式壓縮機(jī)的工作原理是氣缸、氣閥和在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所構(gòu)

3、成的工作容積不斷變化來完成。如果不考慮活塞式壓縮機(jī)實(shí)際工作中的容積損失和能量損失（即理想工作過程），則活塞式壓縮機(jī)曲軸每旋轉(zhuǎn)一周所完成的工作，可分為吸氣、壓縮和排氣過程。 （1）吸氣過程 當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的工作容積逐漸增大而壓力逐漸降低。當(dāng)壓力降至稍低于進(jìn)氣管中壓力時(shí)，進(jìn)氣管中氣體便頂開吸氣閥進(jìn)入氣缸，直到活塞達(dá)到最左位置（又稱內(nèi)止點(diǎn)）時(shí)，工作容積為最大，吸氣閥開始關(guān)閉。 （2）壓縮過程 活塞從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，吸、排汽閥處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體在密閉的氣缸中被壓縮，由于氣缸容積逐漸縮小，則壓力、溫度逐漸升高直至氣缸內(nèi)氣體壓力與排氣壓力相等。壓縮過程一般被看作是等熵過程。 （3）排氣過程 活塞

4、繼續(xù)向上移動(dòng)，致使氣缸內(nèi)的氣體壓力大于排氣壓力，則排氣閥開啟，氣缸內(nèi)的氣體在活塞的推動(dòng)下等壓排出氣缸進(jìn)入排氣管道，直至活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)。此時(shí)由于排氣閥彈簧力和閥片本身重力的作用，排氣閥關(guān)閉排氣結(jié)束。至此，壓縮機(jī)完成了一個(gè)由吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程組成的工作循環(huán)。此后，活塞又向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述三個(gè)過程，如此周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)。1.3壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大致可分為如下幾個(gè)方面：1) 基本部分：包括機(jī)身、中體、曲軸、連桿、十字頭等部件。其作用是傳遞動(dòng)力，連接基礎(chǔ)與汽缸部分。2) 汽缸部分：包括汽缸、氣閥、活塞、填料以及安置在汽缸上的排氣量調(diào)節(jié)裝置等部分，其作用是形成壓縮容積和防止氣體泄

5、漏。3) 輔助部分：包括冷凝器。緩沖器、液體分離器、安全閥、油泵、注油器以及各種管路系統(tǒng)，這些部件是保證壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1.4活塞式壓縮機(jī)的分類 活塞式壓縮機(jī)可根據(jù)它的主要技術(shù)特性及結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分類。按生產(chǎn)能力分為：微型、小型、中型、大型壓縮機(jī)；按排氣壓力分為：低壓、中壓、高壓、超高壓壓縮機(jī)；按氣缸中心線布置分為：立式、臥式、角式、對(duì)稱平衡式、對(duì)置式壓縮機(jī)；按級(jí)數(shù)分為：?jiǎn)渭?jí)、雙級(jí)、多級(jí)壓縮機(jī)；按氣缸工作容積情況分為：?jiǎn)巫饔?、雙作用、級(jí)差式壓縮機(jī)。此外，還可以按壓縮機(jī)的列數(shù)（即連桿數(shù)）分為單列、雙列和多列壓縮機(jī)；按冷卻方式的不同分為風(fēng)冷式和水冷式壓縮機(jī)；按所處理介質(zhì)的不同分為空氣壓縮機(jī)、氮?dú)錃鈮?/p>

6、縮機(jī)、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)等。1.5 活塞式壓縮機(jī)的應(yīng)用壓縮機(jī)是一種用于壓縮氣體，借以提高氣體的機(jī)械。它的種類很多，用途廣泛，壓縮機(jī)已成為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門中的重要通用機(jī)械?；钊綁嚎s機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是： i 適用壓力范圍廣 可用于低壓（包括真空）、中壓、高壓和超高壓。ii 效率高其效率 高于回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)和速度式壓縮機(jī)，大型活塞式壓縮機(jī)的絕熱效率在80%以上。iii 適應(yīng)性較強(qiáng) 排氣量范圍較廣，在較小排氣量下也能保持較高的效率，而且排氣量受排氣壓力波動(dòng)的影響很小。此外氣體密度對(duì)壓縮機(jī)性能的影響不太顯著，故機(jī)器的通用性好。 化工生產(chǎn)中，往復(fù)式壓縮機(jī)已成為關(guān)鍵設(shè)備，壓縮機(jī)應(yīng)用有以下幾個(gè)方面：（1） 動(dòng)力工程應(yīng)

7、用；（2） 氣體輸送應(yīng)用；（3） 化工及石油化工工藝應(yīng)用；（4） 制冷工程和氣體分離應(yīng)用、1.6壓縮機(jī)的發(fā)展前景目前我國空氣壓縮機(jī)市場(chǎng)，外資企業(yè)仍然占有市場(chǎng)的大部分份額。由于我國的技術(shù)力量薄弱，外企在中高端產(chǎn)品市場(chǎng)占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)；而且企業(yè)規(guī)模小、分布分散，產(chǎn)業(yè)集中度低；缺少高端技術(shù)，低水平產(chǎn)能比重過大；產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。面臨這些問題和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，空氣壓縮機(jī)企業(yè)應(yīng)亟需加大力量，實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)；同時(shí)企業(yè)要大力加快技術(shù)研發(fā)，不斷進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新，提高企業(yè)自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，未來空氣壓縮機(jī)呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢(shì)。行業(yè)集中度會(huì)有所提高，企業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，研發(fā)技術(shù)不斷提升，氣體壓縮

8、機(jī)產(chǎn)業(yè)開始逐步向布局合理的新局面發(fā)展。在競(jìng)爭(zhēng)中，一些小企業(yè)將被淘汰，優(yōu)秀企業(yè)會(huì)不斷做大做強(qiáng)。第二章 總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)活塞式壓縮機(jī)應(yīng)符合以下基本原則（1） 滿足用戶提出的排氣量、排氣壓力一即有關(guān)使用條件的要求；（2） 有足夠長(zhǎng)的使用壽命（應(yīng)理解為壓縮機(jī)需要大修時(shí)間的間隔長(zhǎng)短）足夠高的使用可靠性（應(yīng)理解為壓縮機(jī)被迫停車的次數(shù)）；（3） 有較好的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性；（4） 有良好的動(dòng)力平衡性（5） 維護(hù)檢修方便；（6） 盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料；（7） 制造工藝性良好；（8） 機(jī)器的尺寸小、質(zhì)量輕。2.2 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)是整個(gè)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)過程中非常重要的一步，選擇正確的方

9、案對(duì)后面的設(shè)計(jì)非常有利，也能使壓縮機(jī)正確的發(fā)揮其功能。這里采用立式壓縮機(jī)，氣缸作垂直布置，其優(yōu)點(diǎn)如下：1) 活塞工作表面不承受活塞質(zhì)量，因而氣缸和活塞的磨損比臥式的小且均勻，活塞環(huán)的工作條件有所改善，能延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命；2) 占地面積?。?) 以為載荷使機(jī)身主要產(chǎn)生拉伸和壓縮力，所以機(jī)身的形狀簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕；4) 往復(fù)運(yùn)動(dòng)不見的慣性力垂直作用在基礎(chǔ)上，而基礎(chǔ)抗垂直振動(dòng)的能力較強(qiáng)，所以它的尺寸較小。 在選擇壓縮機(jī)級(jí)數(shù)時(shí)要使機(jī)器消耗的功最小、排氣溫度應(yīng)在許可的范圍內(nèi)。機(jī)器質(zhì)量輕、造價(jià)低，要使機(jī)器具有較高的熱效率，則級(jí)數(shù)越高越好，然而級(jí)數(shù)增加，則阻力損失增加，機(jī)器總效率反而降低，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，造價(jià)

10、更大大上升。2.3 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和行程的確定轉(zhuǎn)速和行程的選取對(duì)機(jī)器的尺寸、質(zhì)量、制造難易和成本有重大的影響，并且還直接影響機(jī)器的效率、壽命和動(dòng)力特性。壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中在一定得參數(shù)和使用條件下，首先應(yīng)考慮選擇適宜的活塞平均速度。應(yīng)為：1) 活塞平均速度的高低，對(duì)運(yùn)動(dòng)件中的摩擦和磨損有直接的影響，對(duì)氣缸內(nèi)的工作過程也有影響、2) 活塞速度過高氣閥在氣缸上難以得到足夠的安裝面積，所以氣閥管道中的阻力損失很大，功率的消耗及排氣溫度將會(huì)過高，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性和使用的可靠性。微型和小型壓縮機(jī)為使結(jié)構(gòu)緊湊而只能采用較小行程，雖有較高轉(zhuǎn)速，但活塞平均速度卻較低，只有2m/s左右。在一定活塞速度下，活塞行程

11、的選取與下列因素有關(guān)：1) 排氣量的大?。号艢饬看笳咝谐虘?yīng)取得長(zhǎng)些，反而應(yīng)短些。2) 機(jī)器的結(jié)構(gòu)型式：考慮到壓縮機(jī)的使用和維護(hù)條件，對(duì)于立式、V型、W型、扇形等結(jié)構(gòu)，活塞行程不宜取得太長(zhǎng)。3) 轉(zhuǎn)速的確定近代壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速n通常在下列范圍：微型和小型 10003000（轉(zhuǎn)/分）中型 5001000 （轉(zhuǎn)/分）大型 250500 （轉(zhuǎn)/分）本次設(shè)計(jì)中壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速取730r/min,行程取150mm。2.4 壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)包括機(jī)和傳動(dòng)裝置，本設(shè)計(jì)中擬采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，這是綜合考慮使用部門的動(dòng)力裝置，壓縮機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速、工作條件來選定電動(dòng)機(jī)的型式。第三章 熱力計(jì)算本次設(shè)計(jì)的是立式、無油潤(rùn)滑

12、壓縮機(jī)。其已知參數(shù)為： 相對(duì)濕度 絕熱指數(shù) 第一級(jí)吸氣溫度 第二級(jí)吸氣溫度 額定排氣量 額定進(jìn)氣壓 額定排氣壓3.1 壓力比的分配 根據(jù)以上公式得到壓力比為：=0.7/0.1=7第一、二級(jí)壓力比： 在實(shí)際壓力比的分配中，為保證末級(jí)排氣溫度不致過高，可將末級(jí)（第二級(jí)）的壓力比取小些。即取=2.5則第一級(jí)的壓力比=7/2.5=2.83.2 初步確定各級(jí)名義壓力由第一級(jí)進(jìn)氣壓力和壓力比可求得第一級(jí)排氣壓力： 即第一級(jí)排氣壓力即是第二級(jí)的吸氣壓力，具體如下表： 表3-1各級(jí)進(jìn)、排氣壓力及壓力比級(jí)次名義進(jìn)氣壓力（106Pa）名義排氣壓力（106Pa）壓力比I0.10.252.5II0.250.72.83

13、.3 確定各級(jí)排氣溫度按絕熱過程考慮，各級(jí)排氣溫度可用下式求解：介質(zhì)是空氣，k=1.4。計(jì)算結(jié)果如表3-2示。計(jì)算結(jié)果表明排氣溫度T2160，在允許使用范圍內(nèi)。表3-2各級(jí)名義排氣溫度級(jí)次名義吸氣溫度計(jì)算參數(shù)名義排氣溫度403132.6461.41.320140413403132.6461.41.3201404133.4 確定各級(jí)容積效率i.確定各級(jí)容積系數(shù) 取各級(jí)相對(duì)余隙容積和膨脹指數(shù)如下。 其中，多變膨脹指數(shù)m的計(jì)算按表3-3得：表3-3 按等熵指數(shù)確定氣缸膨脹過程等端點(diǎn)指數(shù)進(jìn)氣壓力×105Pa任意k值時(shí)K=1.40時(shí)1.5m=1+0.5(k 1)1.201.54.0m=1+0.

14、62(k 1)1.254.010m=1+0.75(k 1)1.301030m=1+0.88(k 1)1.35>30m=k1.40則 得: ii.選取壓力系數(shù): iii.選取溫度系數(shù): iv.選取泄漏系數(shù): v.確定容積效率:于是可得：3.5 確定析水系數(shù)第一級(jí)無水析出，故。而各級(jí)進(jìn)口溫度下的飽和蒸汽壓Psa 由文獻(xiàn)查得 3.6 確定各級(jí)行程容積3.7 確定各級(jí)氣缸直徑，行程和實(shí)際行程容積已知轉(zhuǎn)速n=730轉(zhuǎn)/分，取行程S=150mm,得活塞的平均速度取活塞桿直徑d=40mm,得第一級(jí)氣缸直徑根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整為160mm實(shí)際行程容積為：/2=0.0057活塞有效面積為：同理，可得第二

15、級(jí)氣缸的直徑：0.097mm根據(jù)氣缸直徑標(biāo)準(zhǔn)，圓整為100mm。實(shí)際行程容積為：/2=0.0021m3活塞有效面積為：0.12考慮到圓整值與計(jì)算值之間的差值，這里采用維持壓力比不變，調(diào)整相對(duì)余隙容積的方法，利用下式計(jì)算容積系數(shù)： 而于是得新的容積系數(shù)： 0.820 0.822再通過下式計(jì)算新的相對(duì)余隙： 結(jié)果得： 0.166 0.1783.8 計(jì)算活塞力計(jì)算實(shí)際吸排氣壓力，各級(jí)進(jìn)、排氣相對(duì)壓力損失取值，各級(jí)進(jìn)、排氣壓力和實(shí)際壓力比。第一級(jí)吸氣壓力 排氣壓力，查相關(guān)資料和圖表選取第一級(jí)進(jìn)氣壓力損失和排氣壓力損失分別為 則實(shí)際壓力及壓力比為：第二級(jí)吸氣壓力 排氣壓力查相關(guān)資料和圖表選取進(jìn)氣壓力損失

16、和排氣壓力損失分別為 則實(shí)際壓力及壓力比為：具體如下表：表3-4 各級(jí)進(jìn)排氣壓力和實(shí)際壓力比級(jí)次 公稱壓力/Mpa壓力損失實(shí)際壓力/Mpa實(shí)際壓力比0.10.250.250.70.0360.0280.0610.0450.0960.2430.2650.7322.763.01活塞力的計(jì)算 首先計(jì)算蓋側(cè)和軸側(cè)活塞的工作面積見表3-5；止點(diǎn)氣體力計(jì)算見表3-6表3-5 蓋側(cè)和軸側(cè)活塞工作面積級(jí)次軸側(cè)/m2 Aw1= （D2-d2）/4蓋側(cè)/m2 Ac= D2/4I Aw1=0.0188 Ac1=0.0201 II Aw2=0.0066 Ac2=0.0079表3-6 止點(diǎn)氣體力計(jì)算列次 內(nèi)止點(diǎn) 外止點(diǎn)

17、I-IFw1=pd1Aw1- ps1Ac1=3052.4NFc1=-pd1Ac1+ps1Aw1=7131.3NII-IIFw2=pd2Aw2- ps2Ac2=2911.5NFc2=-pd2Ac2+ps2Aw2=7386.6N3.9 計(jì)算軸功率并選配電機(jī)各級(jí)指示功率為 Ni1= 6.43 kW Ni2= 6.61 kW總的指示功率為 取機(jī)械效率m=0.9即軸功率為 Nz= Ni/m= 14.5kW 取電機(jī)功率余度10%則電機(jī)功率取16kW，型號(hào)為Y180L-4(IP44) (額定功率22kW)。第四章 動(dòng)力計(jì)算4.1 已知條件和數(shù)據(jù)根據(jù)第一部分熱力計(jì)算的結(jié)果，得出所用數(shù)據(jù)如下所示：活塞行程：s

18、= 150mm 轉(zhuǎn) 速：n = 730r/min動(dòng)力計(jì)算基本數(shù)據(jù) 表4-1蓋側(cè)活塞力列次 內(nèi)止點(diǎn) 外止點(diǎn) I-IFw1=pd1Aw1- ps1Ac1=3052.4NFc1=-pd1Ac1+ps1Aw1=7131.3NII-IIFw2=pd2Aw2- ps2Ac2=2911.5NFc2=-pd2Ac2+ps2Aw2=7386.6N對(duì)余隙容積 0.166 0.178 絕熱指數(shù)k=1.44.2 壓縮機(jī)中的作用力壓縮機(jī)中作用力的分析，是進(jìn)行壓縮機(jī)零件強(qiáng)度和剛度計(jì)算的依據(jù)，也是判斷這些力對(duì)壓縮機(jī)裝置影響的基礎(chǔ)。壓縮機(jī)中主要的作用力有氣體壓力、曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力和摩擦力。4.2.1曲軸連桿機(jī)構(gòu)

19、的幾何關(guān)系與運(yùn)動(dòng)關(guān)系曲軸連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系: 規(guī)定曲軸轉(zhuǎn)角 的起始位置為外止點(diǎn)位置，即外止點(diǎn)時(shí)的 = 0°，任 意轉(zhuǎn)角時(shí)活塞的位移為x，可知： 式中，為連桿擺角，即連桿在擺動(dòng)平面內(nèi)偏離氣缸中心線的夾角，并規(guī)定在0° < <180°范圍內(nèi)為正值，在180°<< 360°范圍內(nèi)為負(fù)值。由幾何關(guān)系中 可知。因此：4.2.2氣體力由氣體壓力造成的作用力是氣體力。這里規(guī)定使活塞桿受拉的氣體力為正，使活塞桿受壓的氣體力為負(fù)。因?yàn)樵趬嚎s機(jī)整個(gè)工作過程中，氣缸內(nèi)氣體壓力是變化的，所以壓縮機(jī)中的氣體力也是變化的，為了描述氣體力的變化，采用

20、氣體力指示圖。（1） 單個(gè)氣缸中的氣體力指示圖圖4-1是蓋側(cè)工作容積氣體力指示圖，縱坐標(biāo)是氣體力，橫坐標(biāo)為活塞位移x，為了簡(jiǎn)單起見，進(jìn)氣壓力損失和排氣壓力損失采取平均壓力損失。下面給出各工作過程中氣體力的計(jì)算式。進(jìn)氣過程氣體力：排氣過程氣體力：壓縮過程氣體力：應(yīng)滿足 應(yīng)滿足 膨脹過程氣體力 應(yīng)滿足仍需滿足上式。 圖4-1 單個(gè)氣缸中的氣體力指示圖圖（b）是軸側(cè)容積氣體力指示圖，各工作過程中氣體力的計(jì)算與蓋側(cè)工作容積氣體力計(jì)算式基本相同，唯一的差別是活塞位移i 的計(jì)算式不能采用上式，應(yīng)采用下式： 值得注意的是蓋側(cè)工作容積的壓縮過程角由180°開始計(jì)算，膨脹過程角由0°開始計(jì)算

21、；軸側(cè)工作容積的壓縮過程角由0°開始計(jì)算，膨脹過程角由180°開始計(jì)算。 利用基于Excel的往復(fù)空氣壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算壓縮機(jī)的各級(jí)軸側(cè)氣體力、蓋側(cè)氣體力。 表4-2 各級(jí)軸側(cè)和蓋側(cè)氣體力曲柄轉(zhuǎn)角I級(jí)蓋側(cè)氣體力I級(jí)軸側(cè)氣體力I級(jí)氣體力FgII級(jí)蓋側(cè)氣體力II級(jí)軸側(cè)氣體力II級(jí)氣體力Fg0-5.3265 1.8048 -3.5217 -5.7828 1.6038 -4.1790 10-4.9959 1.8219 -3.1741 -5.4197 1.6201 -3.7996 20-4.2085 1.8740 -2.3344 -4.5512 1.6699 -2.8813 30-3.3

22、302 1.9644 -1.3658 -3.5779 1.7563 -1.8216 40-2.5799 2.0986 -0.4813 -2.7453 1.8851 -0.8601 50-2.0089 2.2850 0.2762 -2.1132 2.0649 -0.0483 60-1.9296 2.5360 0.6064 -1.9197 2.3083 0.3886 70-1.9296 2.8688 0.9392 -1.9197 2.6332 0.7135 80-1.9296 3.3074 1.3778 -1.9197 3.0646 1.1449 90-1.9296 3.8851 1.9555 -

23、1.9197 3.6371 1.7174 100-1.9296 4.6466 2.7170 -1.9197 4.3977 2.4780 110-1.9296 4.9820 3.0524 -1.9197 4.8312 2.9115 120-1.9296 4.9820 3.0524 -1.9197 4.8312 2.9115 130-1.9296 4.9820 3.0524 -1.9197 4.8312 2.9115 140-1.9296 4.9820 3.0524 -1.9197 4.8312 2.9115 150-1.9296 4.9820 3.0524 -1.9197 4.8312 2.91

24、15 160-1.9296 4.9820 3.0524 -1.9197 4.8312 2.9115 170-1.9296 4.9820 3.0524 -1.9197 4.8312 2.9115 180-1.9296 4.9820 3.0524 -1.9197 4.8312 2.9115 190-1.9418 4.7713 2.8295 -1.9327 4.6245 2.6919 200-1.9790 4.2288 2.2498 -1.9724 4.0908 2.1184 210-2.0436 3.5444 1.5008 -2.0415 3.4147 1.3732 220-2.1397 2.87

25、81 0.7384 -2.1446 2.7545 0.6099 230-2.2739 2.3089 0.0351 -2.2889 2.1904 -0.0985 240-2.4556 1.8546 -0.6011 -2.4853 1.7414 -0.7439 250-2.6990 1.8048 -0.8942 -2.7496 1.6038 -1.1458 260-3.0243 1.8048 -1.2195 -3.1049 1.6038 -1.5011 270-3.4613 1.8048 -1.6565 -3.5856 1.6038 -1.9818 280-4.0535 1.8048 -2.248

26、7 -4.2419 1.6038 -2.6381 290-4.8650 1.8048 -3.0602 -5.1484 1.6038 -3.5446 300-5.3265 1.8048 -3.5217 -5.7828 1.6038 -4.1790 310-5.3265 1.8048 -3.5217 -5.7828 1.6038 -4.1790 320-5.3265 1.8048 -3.5217 -5.7828 1.6038 -4.1790 330-5.3265 1.8048 -3.5217 -5.7828 1.6038 -4.1790 340-5.3265 1.8048 -3.5217 -5.7

27、828 1.6038 -4.1790 350-5.3265 1.8048 -3.5217 -5.7828 1.6038 -4.1790 360-5.3265 1.8048 -3.5217 -5.7828 1.6038 -4.1790 4.2.3 曲軸連桿運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力 （1） 列出一級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度比：查資料 取曲軸旋轉(zhuǎn)角速度： 曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑： 在初步設(shè)計(jì)階段也可按下式估計(jì)每列最大往復(fù)質(zhì)量： 由熱力計(jì)算數(shù)據(jù)（表4-1）可知最大活塞力為7.1313kN,取 由公式代入數(shù)據(jù)得： =17.13kg 基于Excel的往復(fù)空氣壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算往復(fù)質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù) 慣性力如表4-

28、1中所示表4-3 一級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表轉(zhuǎn)速n /r/min730曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度/r/min76.4曲柄半徑r0.075往復(fù)質(zhì)量ms/kg17.13連桿比0.2曲柄轉(zhuǎn)角 /kN01.29.0095 101.1727 8.8049 201.0929 8.2055 300.9660 7.2529 400.8008 6.0122 500.6081 4.5653 600.43.0032 700.1888 1.4176 80-0.0143 -0.1073 90-0.2-1.5016 100-0.3616 -2.7148 110-0.4952 -3.7182 120-0.6-4.5048 130-0.677

29、5 -5.0868 140-0.7313 -5.4907 150-0.7660 -5.7513 160-0.7865 -5.9049 170-0.7969 -5.9829 180-0.8-6.0064 190-0.7969 -5.9829 200-0.7865 -5.9049 210-0.7660 -5.7513 220-0.7313 -5.4907 230-0.6775 -5.0868 240-0.6-4.5048 250-0.4952 -3.7182 260-0.3616 -2.7148 270-0.2-1.5016 280-0.0143 -0.1073 2900.1888 1.4176

30、3000.43.0032 3100.6081 4.5653 3200.8008 6.0122 3300.9660 7.2529 3401.0929 8.2055 3501.1727 8.8049 3601.29.0095 (2)列出二級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表 曲柄半徑與連桿長(zhǎng)度比：查資料 取 曲軸旋轉(zhuǎn)角速度： 曲柄銷旋轉(zhuǎn)半徑：在初步設(shè)計(jì)階段也可按下式估計(jì)每列最大往復(fù)質(zhì)量： 由熱力計(jì)算數(shù)據(jù)可知最大活塞力為7.3866,取 由公式代入數(shù)據(jù)得： =19.03kg 基于Excel的往復(fù)空氣壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算往復(fù)質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的往復(fù) 慣性力 如表4-2中所示。 表4-4 二級(jí)往復(fù)慣性力數(shù)值表 轉(zhuǎn)速n /r/mi

31、n730曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度/r/min76.4曲柄半徑r0.075往復(fù)質(zhì)量ms/kg19.03連桿比0.2曲柄轉(zhuǎn)角 /kN0 1.2 10.0089101.1727 9.7815 201.0929 9.1156 300.9660 8.0573 400.8008 6.6790 500.6081 5.0716 600.43.3363 700.1888 1.5748 80-0.0143 -0.1192 90-0.2-1.6681 100-0.3616 -3.0159 110-0.4952 -4.1306 120-0.6-5.0044 130-0.6775 -5.6510 140-0.7313 -6.09

32、97 150-0.7660 -6.3892 160-0.7865 -6.5598 170-0.7969 -6.6465 180-0.8-6.6726 190-0.7969 -6.6465 200-0.7865 -6.5598 210-0.7660 -6.3892 220-0.7313 -6.0997 230-0.6775 -5.6510 240-0.6-5.0044 250-0.4952 -4.1306 260-0.3616 -3.0159 270-0.2-1.6681 280-0.0143 -0.1192 2900.1888 1.5748 3000.43.3363 3100.6081 5.0

33、716 3200.8008 6.6790 3300.9660 8.0573 3401.0929 9.1156 3501.1727 9.7815 3601.210.0089 4.2.4 摩擦力摩擦力的大小取決于正壓力及摩擦系數(shù)，并且是隨轉(zhuǎn)角變化的，其規(guī)律較復(fù)雜難以精確計(jì)算。但其數(shù)值較氣體力及慣性力小的多。為簡(jiǎn)單其見，將其視為定值，且分為往復(fù)摩擦力和旋轉(zhuǎn)摩擦力兩部分，通常往復(fù)摩擦功率占總摩擦功率6070，旋轉(zhuǎn)摩擦功率占總摩擦功率的4030，因此可得往復(fù)摩擦力和旋轉(zhuǎn)摩擦力分別為：則有可得摩擦力4.2.5 綜合活塞力 壓縮機(jī)中的氣體力、往復(fù)慣性力和往復(fù)摩擦力都是沿氣缸中心線方向作用，故將它們的代數(shù)和稱

34、之為列的綜合活塞力，即 因?yàn)?、均為曲柄轉(zhuǎn)角的函數(shù)，故也是的函數(shù)，即。利用基于Excel的往復(fù)空氣壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算，壓縮機(jī)的各級(jí)綜合活塞力，并繪制出相應(yīng)的曲線。表4-5 I級(jí)綜合活塞力曲柄轉(zhuǎn)角慣性力I摩擦力RsI級(jí)軸側(cè)氣體力I級(jí)蓋側(cè)氣體力綜合活塞力P09.0095 0.3465 1.8048 -5.3265 5.8343 108.8049 0.3465 1.8219 -4.9959 5.9773 208.2055 0.3465 1.8740 -4.2085 6.2175 307.2529 0.3465 1.9644 -3.3302 6.2336 406.0122 0.3465 2.0986 -2.

35、5799 5.8774 504.5653 0.3465 2.2850 -2.0089 5.1879 603.0032 0.3465 2.5360 -1.9296 3.9560 701.4176 0.3465 2.8688 -1.9296 2.7032 80-0.1073 0.3465 3.3074 -1.9296 1.6170 90-1.5016 0.3465 3.8851 -1.9296 0.8004 100-2.7148 0.3465 4.6466 -1.9296 0.3487 110-3.7182 0.3465 4.9820 -1.9296 -0.3193 120-4.5048 0.34

36、65 4.9820 -1.9296 -1.1059 130-5.0868 0.3465 4.9820 -1.9296 -1.6879 140-5.4907 0.3465 4.9820 -1.9296 -2.0918 150-5.7513 0.3465 4.9820 -1.9296 -2.3524 160-5.9049 0.3465 4.9820 -1.9296 -2.5060 170-5.9829 0.3465 4.9820 -1.9296 -2.5840 180-6.0064 0.3465 4.9820 -1.9296 -2.6075 190-5.9829 -0.3465 4.7713 -1

37、.9418 -3.4998 200-5.9049 -0.3465 4.2288 -1.9790 -4.0016 210-5.7513 -0.3465 3.5444 -2.0436 -4.5969 220-5.4907 -0.3465 2.8781 -2.1397 -5.0988 230-5.0868 -0.3465 2.3089 -2.2739 -5.3982 240-4.5048 -0.3465 1.8546 -2.4556 -5.4523 250-3.7182 -0.3465 1.8048 -2.6990 -4.9588 260-2.7148 -0.3465 1.8048 -3.0243

38、-4.2808 270-1.5016 -0.3465 1.8048 -3.4613 -3.5046 280-0.1073 -0.3465 1.8048 -4.0535 -2.7025 2901.4176 -0.3465 1.8048 -4.8650 -1.9890 3003.0032 -0.3465 1.8048 -5.3265 -0.8650 3104.5653 -0.3465 1.8048 -5.3265 0.6971 3206.0122 -0.3465 1.8048 -5.3265 2.1440 3307.2529 -0.3465 1.8048 -5.3265 3.3847 3408.2

39、055 -0.3465 1.8048 -5.3265 4.3373 3508.8049 -0.3465 1.8048 -5.3265 4.9368 3609.0095 -0.3465 1.8048 -5.3265 5.1414 圖4-2 I級(jí)綜合活塞力曲線表4-6 II級(jí)綜合活塞力曲柄轉(zhuǎn)角慣性力I摩擦力RsII級(jí)軸側(cè)氣體力II級(jí)蓋側(cè)氣體力綜合活塞力P010.0089 0.3465 1.6038 -5.7828 6.1763 109.7815 0.3465 1.6201 -5.4197 6.3284 209.1156 0.3465 1.6699 -4.5512 6.5807 308.0573 0

40、.3465 1.7563 -3.5779 6.5822 406.6790 0.3465 1.8851 -2.7453 6.1654 505.0716 0.3465 2.0649 -2.1132 5.3698 603.3363 0.3465 2.3083 -1.9197 4.0714 701.5748 0.3465 2.6332 -1.9197 2.6348 80-0.1192 0.3465 3.0646 -1.9197 1.3721 90-1.6681 0.3465 3.6371 -1.9197 0.3957 100-3.0159 0.3465 4.3977 -1.9197 -0.1914 1

41、10-4.1306 0.3465 4.8312 -1.9197 -0.8726 120-5.0044 0.3465 4.8312 -1.9197 -1.7465 130-5.6510 0.3465 4.8312 -1.9197 -2.3930 140-6.0997 0.3465 4.8312 -1.9197 -2.8417 150-6.3892 0.3465 4.8312 -1.9197 -3.1312 160-6.5598 0.3465 4.8312 -1.9197 -3.3019 170-6.6465 0.3465 4.8312 -1.9197 -3.3885 180-6.6726 0.3

42、465 4.8312 -1.9197 -3.4146 190-6.6465 -0.3465 4.6245 -1.9327 -4.3011 200-6.5598 -0.3465 4.0908 -1.9724 -4.7879 210-6.3892 -0.3465 3.4147 -2.0415 -5.3624 220-6.0997 -0.3465 2.7545 -2.1446 -5.8362 230-5.6510 -0.3465 2.1904 -2.2889 -6.0959 240-5.0044 -0.3465 1.7414 -2.4853 -6.0948 250-4.1306 -0.3465 1.

43、6038 -2.7496 -5.6228 260-3.0159 -0.3465 1.6038 -3.1049 -4.8635 270-1.6681 -0.3465 1.6038 -3.5856 -3.9964 280-0.1192 -0.3465 1.6038 -4.2419 -3.1037 2901.5748 -0.3465 1.6038 -5.1484 -2.3163 3003.3363 -0.3465 1.6038 -5.7828 -1.1892 3105.0716 -0.3465 1.6038 -5.7828 0.5462 3206.6790 -0.3465 1.6038 -5.782

44、8 2.1536 3308.0573 -0.3465 1.6038 -5.7828 3.5319 3409.1156 -0.3465 1.6038 -5.7828 4.5901 3509.7815 -0.3465 1.6038 -5.7828 5.2561 36010.0089 -0.3465 1.6038 -5.7828 5.4834 圖4-3 II級(jí)綜合活塞力曲線4.2.6 切向力和法向力分析確定飛輪矩之前,需作出壓縮機(jī)各列的切向力圖.先求出各個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角處的切向力值,然后以曲柄轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)作出的切向力曲線稱為切向力圖.用作圖法求得的綜合活塞力通常是以行程為等分的，而切向力圖是以角度為等分的

45、,因此,在求得各點(diǎn)的切向力之前,需將綜合活塞力圖上的位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的轉(zhuǎn)角,然后在綜合活塞力圖上取得作用在曲柄銷上的連桿力 (分解成切向力和徑向力)。 式中：-代表活塞力按上公式計(jì)算各點(diǎn)切向力，即按曲柄轉(zhuǎn)角求得的綜合活塞力乘以因子,即得各轉(zhuǎn)角下的切向力值?；贓xcel的往復(fù)空氣壓縮機(jī)動(dòng)力計(jì)算，得出各級(jí)切向力如下表4-4所示。 表4-7 各級(jí)切向力值曲柄轉(zhuǎn)角I級(jí)切向力TII級(jí)切向力T總切向力值00.0000 0.0000 0.0000 101.2425 1.3155 2.5580 202.5271 2.6747 5.2018 303.6594 3.8640 7.5234 404.3616 4.5753 8.9368 504.4912 4.6487 9.1398 603.7739 3.8839 7.6578 702.7171 2.6483 5.3654 801.6488 1.3992 3.0480 900.8004 0.3957 1.1961 1000.3312 -0.1818 0.1494 110-0.2791 -0.7629 -1.0420 120-0.8605 -1.3589 -2.2194 130-1.1248 -1.5947 -2.7195 140-1.1369 -1.5444 -2.6813 150-0.9715 -1.2931 -2.2645 160-0